科学家以惊人的方式首次以 3D 形式重建猛犸象染色体

一块被困在永久冻土中52,000年的皮肤碎片刚刚给我们带来了一个奇妙的世界第一。

由一头毛茸茸的猛犸象留下（猛芸香Primigenius的），这种材料不仅为我们提供了基因组，而且为我们提供了曾经宏伟的动物染色体的三维重建。

“这是一种新型的化石，其规模使单个古代DNA片段相形见绌 - 一百万倍的序列，”遗传学家埃雷兹·利伯曼·艾登（Erez Lieberman Aiden）说美国贝勒医学院。

“这也是第一次为古代样本确定任何种类的核型。

最后的猛犸象死了大约4000年前，让科学家们通过他们留下的痕迹将他们的历史和生活拼凑在一起。由于它们适应了寒冷的环境，幸运的是，他们的许多遗骸都是在冰冻的地方发现的，这些地方充当天然冷冻室，保存了比原本可能发现的更多的遗传物质。

2018年，西伯利亚苔原出土了一只雌性猛犸象的遗骸，这些遗骸保存得非常完好。这些标本不仅包括骨骼，还包括皮肤组织，一组研究人员认为这些组织可能比以前任何人发现的都保留了更多的野兽遗传物质。

这是因为猛犸象似乎在死后不久就被冻干了，这一过程通过升华去除水分，同时冷冻剩余的东西，从而提高了保存效果。这种木乃伊制作过程使材料保持了类似玻璃的状态——很脆，但相对完整，就像一块毛茸茸的猛犸象肉干。

“我们已经知道，古代DNA的微小片段可以存活很长时间。基因组学家马塞拉·桑多瓦尔-贝拉斯科（Marcela Sandoval-Velasco）说哥本哈根大学的共同主要作者，该研究的共同主要作者。

“但我们在这里发现的是一个样本，其中这些DNA片段的三维排列被冻结了数万年，从而保留了整个染色体的结构。

这很重要，因为它为我们提供了更多的遗传信息，而不仅仅是我们以前回收的零碎碎片。

生物体的整个基因组是由数十亿个核苷酸碱基组成的序列，这些碱基配对形成许多长而扭曲的双链DNA聚合物。这些线状分子缠绕在自身上，形成称为染色体的结构，使基因组能够整齐地适应细胞核，同时保护其更精细的序列并促进表达。

每条染色体可以包含数亿个碱基对，尽管即使在保存完好的残骸中，染色体也会迅速分解成碎片，很少超过大约 100 个碱基对。

研究人员从猛犸象的耳朵后面取了一块皮肤，并使用了一种名为Hi-C的帮助他们弄清楚拼图的哪些部分在哪里。这是一项艰苦的工作，花了几年时间，但最终该团队能够绘制出猛犸象的DNA图谱，从而获得一系列新的见解。

首先，他们能够确定这头毛茸茸的猛犸象有28对染色体——这是我们第一次能够在很久以前灭绝的动物中计算出它们的数量。这个数字是有道理的，因为猛犸象的近亲大象也有28对。

“通过将古代DNA分子与现代物种的DNA序列进行比较，可以发现遗传密码的单个字母发生变化的情况。遗传学家和共同主要作者奥尔加·杜琴科（Olga Dudchenko）说贝勒医学院和莱斯大学。

“化石染色体改变了游戏规则，因为了解生物体染色体的形状可以组装灭绝生物的整个DNA序列。这使得以前无法实现的洞察力成为可能。

这是因为活性和非活性基因往往在空间上被分离到细胞核的不同区域，这种现象被称为染色体区室化.通过比较猛犸象和大象的区隔划分，研究人员希望弄清楚为什么它们如此相似，但也如此不同。

“对我们来说，显而易见的问题是：为什么它是'猛犸象'？为什么它不是'令人震惊的秃头猛犸象'？遗传学家托马斯·吉尔伯特（Thomas Gilbert）说哥本哈根大学。

“这些化石中仍然保留了区隔化这一事实至关重要，因为它首次使得有可能看到哪些基因在毛茸茸的猛犸象中处于活跃状态。事实证明，有一些关键基因可以调节毛囊的发育，其活动模式与大象完全不同。

这为研究猛犸象的生活——以及最终的消亡——开辟了一个全新的研究世界。尽管标本的保存很少见，但即使是一组染色体也将我们的知识扩展到一个新的领域。

该团队的分析可用于开发方法，甚至对于降解程度更高的样本也是如此。他们建议在来自不同环境的一系列样本上进行测试，看看什么样的结果可能就在那里等待被发现。

“古埃及祭司认为，木乃伊使人或动物准备好在来世复活，”他们在论文中写道.“他们可能比人们意识到的更接近目标。

研究结果已发表在《细胞.

宝宝起名 起名